Как рыбы экономят энергию при передвижении в стае

Результаты описаны в исследовании, опубликованном 6 июня в журнале PLOS Biology, пишет popsci.com.

Коллективное передвижение

Многие виды живых существ имеют такое строение тела, которое позволяет передвигаться более эффективно. Так, у рыб — гладкие и обтекаемые тела, которые не создают большого сопротивления в воде, чешуя, обеспечивающая гибкость движений и физическую защиту, а также жабры, добывающие кислород.

«Движение в окружающей среде — одна из определяющих особенностей животных», — рассказывают соавторы исследования, биологи-эволюционисты Янфан Чжан и Джордж Лаудер из Гарвардского университета .

Ученые разных областей предложили несколько гипотез, почему коллективные перемещения животных приносят им пользу. Например, это может сделать более продуктивным спаривание, помочь им избежать хищников или облегчить животным общение при поиске пищи.

Ученые рассмотрели новую гипотезу, названную гипотезой защиты от турбулентности, для объяснения совместного плавания рыб в глубоководье. По их мнению, путешествие стаями позволяет рыбам защищать друг друга от более разрушительных водных течений.

Проверка гипотезы

Чтобы проверить эту гипотезу, команда провела испытания на гигантских рыбах данио (Devario aeqipinnatus ). Эти виды карпов регулярно плавают стаями. Их длина составляет 2-5 сантиметров, несмотря на превосходную степень в их названии.

Команда наблюдала, как данио плавали в одиночку или группами по восемь рыб как в бурной, так и в более устойчивой воде. Высокоскоростные камеры фиксировали движения рыб во время плавания. Одновременно измерялись частота дыхания и расход энергии.

Ученые обнаружили, что стайные рыбы тратят на 79 процентов меньше энергии при плавании в бурной воде по сравнению с плаванием в одиночку. Стайная рыба также группировалась более тесно в бурной воде по сравнению с более устойчивыми потоками. Одиночным рыбам приходилось энергичнее бить хвостом, чтобы сохранить прежнюю скорость в более бурных течениях.

Это действие чем-то похоже на то, как велосипедисты отталкиваются друг от друга во время триатлона, чтобы уменьшить сопротивление.

«Существенная разница между людьми, участвующими в триатлоне, и рыбами, заключается в том, что рыбы ускоряют поток позади них», — подчеркнул Чжан.

Что дает коллективное передвижение

Результаты исследования подтверждают гипотезу защиты от турбулентности, указывая на то, что эффективность передвижения может быть движущим фактором, определяющим развитие стайного поведения.

«Мы увидели огромные преимущества, которые дает движение в группе, когда рыба плавает в турбулентности», — говорит Чжан. «Намного лучше плавать в стае, чем в одиночку, если потоки воды бурные».